Липиды. Классификация, строение, свойства, биологическая роль презентация

ПЛАН:
Актуальность темы.
Классификация липидов.
Строение и физико-химические свойства жиров.
Строение сложных липидов.
Строение и биологическая роль холестерина.
Строение мембран.
Строение жирорастворимых витаминов.
Структурные компоненты липидов
9. Заключение

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ
Медико-биологическое значение
http://www.xumuk.ru/biochem/53.jpg

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ
Медико-биологическое значение

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ
Медико-биологическое значение
https://ic.pics.livejournal.com/kulinarium/69396772/125871/125871_original.jpg

Большинство липидов имеют в своем составе жирные кислоты, связанные со спиртами глицерином или холестерином сложноэфирными связями, с аминоспиртом сфингозином – амидной связью.
Липиды - органические вещества гидрофобной природы, нерастворимые в воде, но хорошо растворимые в неполярных органических растворителях: хлороформе, эфире, ацетоне, бензоле и др.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ
(фосфо- и гликолипиды) входят в состав ядра, цитоплазмы, мембраны клетки
25-30% всей энергии, необходимой организму
1г жира = 38,9 кДж
100 г жира = 107 мл Н2О
(жировое депо)
жиры - «энергетические консервы»
жиры защищают внутренние органы от повреждений
(подушка около глаз, околопочечная капсула)

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ
липопротеины - переносчики жирорастворимых витаминов
жиры предохраняют организм от потери тепла
ХС - источник стероидных гормонов, а ЖК - эйкозаноидов
жировое депо способствует преобразованию некоторых мужских половых стероидных гормонов в женские
участвуют в синтезе тромбопластина и миелина нервной ткани, желчных кислот, жирорастворимых витаминов (D), кофакторов (долихол, убихинон), сигнальных молекул (диглицериды, жасмоновая кислота; МP3-каскад) и других
теплоизоляция (киты), смазка, водоотталкивание (растения; кожа, шерсть, перья)
увеличение плавучести (диатомовые водоросли, киты, акулы) - снижение среднего удельного веса тела

Биологическая классификация липидов
Петрова Л.Л., 2011
http://cafb.asia/www_data/articles/432262663594.jpg
https://ic.pics.livejournal.com/caenogenesis/47649357/174837/174837_original.png
http://ekolekar.com/wp-content/uploads/2018/01/zhirorastvorimye-vitaminy.jpg
http://www.klbviktoria.com/assets/images/allnews2012-3/24df3db_L.jpg
http://7bigspoons.com/wp-content/uploads/2011/07/good-eicosanoid-protecting-cells-lining-stomach1.png

Химическая классификация липидов
Петрова Л.Л., 2011

Химическая классификация липидов
1-компонентные
2- и > компонентные
2-компонентные
3- и > компонентные
3-комп.
3-комп.
4-комп.

Строение и функции основных классов липидов человека

ПРОСТЫЕ ЛИПИДЫ. ВОСКИ (ВОСКА).
http://www.xumuk.ru/biologhim/073.html

Триглицериды (триацилглицеролы, жиры) (схема строения)

ПРОСТЫЕ ЛИПИДЫ. ГЛИЦЕРИДЫ
http://www.xumuk.ru/biologhim/072.html

Синтез жира
http://cnit.ssau.ru/organics/chem4/pic/o431.gif

АГРЕГАТНОЕ СОСТОЯНИЕ ЖИРОВ

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИРОВ/ЛИПОИДОВ

Изомерия жирных кислот в составе жиров
http://upload-1f47061a063c9bb9706729066dc63a02.commondatastorage.googleapis.com/medialibrary/20e/20e6d2437a45e627c81a9083c9b5cb53/7f5d79eff8802ee84937c18072287a2f.jpg

Транс-жиры
http://jivu.info/wp-content/uploads/2012/04/gordura-1.jpg

Транс-жиры (гидрогенизированные жиры)
http://profdiet.com/wp-content/uploads/transzhiryi.jpg

Транс-жиры (гидрогенизированные жиры)
http://foodnews-press.ru/images/transi.jpg

«Плохие» и «хорошие» жиры
https://ic.pics.livejournal.com/kulinarium/69396772/124929/124929_original.jpg

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИРОВ

Гидролиз триацилглицеринов
http://present5.com/omylyaemye-lipidy-terpenoidy-kurskij-gosudarstvennyj-medicinskij-universitet/

Гидролиз триацилглицеринов
При ферментативном гидролизе триацилглицеринов в итоге также образуются глицерин и жирные кислоты:
липазы
Петрова Л.Л., 2011

Гидролиз триацилглицеринов
http://present5.com/omylyaemye-lipidy-terpenoidy-kurskij-gosudarstvennyj-medicinskij-universitet/

Процесс омыления жиров
Триацилглицерины, в состав которых входят жирные кислоты с короткими цепями, либо с высокой степенью ненасыщенности, как правило, имеют более низкие температуры плавления. Поэтому при комнатной температуре они находятся в виде масел. Это свойственно триацилглицеринам растительного происхождения, которые содержат большую долю ненасыщенных кислот.
Процесс омыления или гидролиз сложного эфира с образованием спирта и кислоты.
Животные жиры характеризуются высоким содержанием насыщенных жирных кислот и являются твердыми.

Реакция присоединения
Реакция присоединения – липиды, содержащие в структуре остатки ненасыщенных кислот, присоединяют по двойным связям водород, галогены, галогеноводороды, воду в кислой среде.
Иодное число - мера ненасыщенности триацилглицеринов. Оно соответствует числу граммов иода, которое может присоединиться к 100 г вещества.
Состав природных жиров и масел и их иодные числа варьируют. Пример: взаимодействие 1-олеоил-дистеароилглицерина с иодом (иодное число равно 30). Каталитическое гидрирование ненасыщенных растительных масел - важный промышленный процесс. В этом случае водород насыщает двойные связи и жидкие масла превращаются в твердые жиры.

Реакция присоединения
https://dist-tutor.info/file.php/415/OrgChemII/KarbonovyeKisloty/SlEHfiry4.JPG
http://vmede.org/sait/?page=11&id=Bioorganicheskaja_himija_tykavkina_2010&menu=Bioorganicheskaja_himija_tykavkina_2010

Реакция присоединения

Реакция присоединения

Реакция окисления
Петрова Л.Л., 2011

Реакция окисления

Реакция окисления
SO42-

Реакция окисления

Бурый или «коричневый» жир
У новорожденного достаточный запас бурого жира, который помогает его телу согреваться. По мере взросления большая часть его запаса в организме теряется. Бурый жир расположен в области шеи вокруг кровеносных сосудов (помогает согреть кровь).

Бурый или «коричневый» жир
Бурый жир (второе название – «коричневый» жир) ученые изучали на протяжении нескольких лет. Бурый жир – теплогенерирующий тип жира, который вместо того, чтобы накапливать энергию, наоборот, сжигает ее. Такая способность бурого жира имеет большое значение для нормализации веса.
Бурый жир является источником эндогенной воды.

Белый (абдоминальный и висцеральный) жир

Белый жир
Подкожная жировая клетчатка
Абдоминальный жир
функция эндокринного органа для всего организма
у женщин – запас эстрогенов
защитная функция
избыток опасен (абдоминальное ожирение – метаболический синдром)

СЛОЖНЫЕ ЛИПИДЫ. ФОСФОЛИПИДЫ
Фосфолипиды содержат гидрофобную и гидрофильную области и поэтому обладают амфифильнымы свойствами, т.е. они способны растворяться в неполярных растворителях и образовывать стойкие эмульсии с водой.
Фосфолипиды в зависимости от наличия в их составе спиртов глицерина и сфингозина делятся на глицерофосфолипиды и сфингофосфолипиды.

Фосфолипиды (схема строения)

Глицерофосфолипиды (схема строения)

ГЛИЦЕРИН И ФОСФАТИДАТ
http://www.xumuk.ru/biologhim/166.html

Компоненты фосфатидов
Примерами фосфатидов могут служить соединения, в составе которых фосфатидовые кислоты этерифицированы по фосфатному гидроксилу соответствующими спиртами:
фосфатидилсерины (этерифицирующий компонент – серин);
фосфатидилэтаноламины (этерифицирующий компонент - этаноламин);
фосфатидилхолины (этерифицирующий компонент – холин).

Примеры фосфатидов (глицероФЛ)
http://www.xumuk.ru/biologhim/075.html http://biochemistry.ru/biohimija_severina/B5873Part58-371.html
Фосфатидальхолин
плазмалогены
кефалины
лецитины (ФЛ ЦПМ)

Сфингофосфолипиды (схема строения)

СФИНГОЗИН И ЦЕРАМИД
http://biochemistry.ru/biohimija_severina/img/B5873p377-a1.jpg

Примеры сфингоФЛ
http://www.xumuk.ru/biologhim/076.html http://biochemistry.ru/biohimija_severina/B5873Part58-371.html
сфингомиелины

Гликолипиды (схема строения)

ГЛИКОЛИПИДЫ
ГЛИКОЛИПИДЫ включают углеводные остатки (чаще D-галактозы, реже D-глюкозы) и не содержат остатка фосфорной кислоты. Типичные представители гликолипидов - цереброзиды и ганглиозиды - представляют собой сфингозинсодержащие липиды (поэтому их можно считать и сфинголипидами).

Цереброзиды (схема строения)

ЦЕРЕБРОЗИДЫ
В цереброзидах остаток церамида связан с D-галактозой или D-глюкозой β-гликозидной связью. Цереброзиды (галактоцереброзиды, глюкоцереброзиды) входят в состав оболочек нервных клеток.
http://vmede.org/sait/?page=11&id=Bioorganicheskaja_himija_tykavkina_2010&menu=Bioorganicheskaja_himija_tykavkina_2010

Ганглиозиды (схема строения)

ГАНГЛИОЗИДЫ
Ганглиозиды – богатые углеводами сложные липиды, впервые выделенные из серого вещества головного мозга. В структурном отношении они сходны с цереброзидами, отличаясь тем, что вместо моносахарида они содержат олигосахаридный остаток сложной структуры включающий один остаток V -ацетилнейраминовой кислоты.
http://vmede.org/sait/?page=11&id=Bioorganicheskaja_himija_tykavkina_2010&menu=Bioorganicheskaja_himija_tykavkina_2010

Примеры ГЛ (ГЛИКОСФИНГОЛИПИДЫ, церамиды)
http://www.xumuk.ru/biologhim/076.html http://biochemistry.ru/biohimija_severina/B5873Part58-371.html
сульфатиды и глобозиды
ганглиозиды
Ганглиозид Gm2
Гематозид
цереброзиды
Сульфатид
Глобозид

Неомыляемые липиды
Неомыляемые липиды не гидролизуются в кислой и щелочной среде.
Неомыляемые липиды подразделяют на 2 больших подкласса: стерины и терпены. Стерины присутствуют, в животных тканях, тогда как терпены присутствуют в основном в тканях растений. Стерины и терпены построены из одинаковых изопреновых фрагментов и относятся к категории изопреноидов.

СТЕРОИДЫ
Стероиды имеют циклическое строение. В основе их структуры лежит структура циклопентанопергидро-фенантрена (стерана), состоящего из трех конденсированных циклогексановых колец (А, В, С) и циклопентанового
кольца D.
Стероидная природа характерна для желчных кислот, мужских и женских половых гормонов, гормонов коры надпочечников.

СТЕРИНЫ (СТЕРОЛЫ) И СТЕРИДЫ
Стероиды – общее название молекул, содержащих стерановое кольцо (включают и стерины, и стериды)
Стерины (стеролы) – циклические спирты, имеющие в основе стерановое кольцо
Стериды – эфиры стеринов (стеролов) и жирной кислоты

ХОЛЕСТЕРИН
Холестерин входит в состав клеточных мембран и определяет их микровязкость.
Холестерин – источник образования в организме млекопитающих желчных кислот, а также стероидных гормонов (половых и кортикоидных). Продукт окисления холестерина – 7-дегидрохолестерин, под действием УФ-лучей в коже превращается в витамин D3.

Роли холестерина в организме

ЭРГОСТЕРИН
Эргостерин – предшественник витамина D. После воздействия на эргостерин УФ-лучами он приобретает свойство оказывать противорахитное действие (при раскрытии кольца В). Эргостерин плохо всасывается в кишечнике и потому обнаруживаются в тканях человека в следовых количествах.

ТЕРПЕНЫ (ИЗОПРЕНОИДЫ)
К терпенам относят группу соединений, включающую себя как полиизопреновые углеводороды, так и их кислородсодержащие производные – спирты, альдегиды и кетоны.
Особую группу терпенов составляют каротиноиды – растительные пигменты.
Функции каротиноидов:
выполняют функции витаминов;
участвуют в процессе фотосинтеза.
Представители терпенов – α-, β- и γ-каротины, предшественники витаминов группы А.

К терпенам относятся и другие жирорастворимые витамины, такие как витамины группы Е (токоферолы), витамины группы К, а также убихиноны, способные к последовательному окислению (восстановлению) и выполняющие роль переносчика восстановительных эквивалентов в электрон-транспортной цепи митохондрий:

ТЕРПЕНЫ (ИЗОПРЕНОИДЫ)
витамин А
витамин К
витамин Е
жирорастворимые витамины

Эйкозаноиды
Гормоны и гормоноподобные вещества

Структурные компоненты липидов
Все группы липидов имеют два обязательных структурных компонента - высшие карбоновые кислоты и спирты.
Многие высшие карбоновые кислоты были впервые выделены из жиров, поэтому они получили название жирных.
Общая формула жирных кислот имеет вид: R-COOH,
где R – углеводородный радикал
Общие структурные признаки жирных кислот:
• являются монокарбоновыми;
• содержат неразветвленную углеродную цепь;
• включают четное число атомов углерода в цепи;
• имеют цис-конфигурацию двойных связей (если они присутствуют).

СТРУКТУРА, СОСТАВ И СВОЙСТВА
ЖИРНЫХ КИСЛОТ
Жирные кислоты представляют собой неразветвленную углеводородную цепь, на одном конце которой находится карбоксильная группа, а на другом – метильная группа (омега – С-атом).
Большинство жирных кислот содержат четное число атомов С – от 16 до 20.
Биологически важные жирные кислоты могут быть насыщенными и ненасыщенными.

Насыщенные жирные кислоты
Жирные кислоты, не содержащие двойных связей, называют насыщенными.
Насыщенные жирные кислоты имеют общую формулу CH3(CH2)n COOH, в которой n может изменяться от 2 до 20 и несколько выше.
Основными среди насыщенных жирных кислот (до 30-35%) являются:
- масляная кислота CH3(CH2)2COOH
- пальмитиновая CH3(CH2)14COOH
- стеариновая CH3(CH2)16COOH (8-12%).

ОСНОВНЫЕ НАСЫЩЕННЫЕ ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ
http://vmede.org/sait/?page=11&id=Bioorganicheskaja_himija_tykavkina_2010&menu=Bioorganicheskaja_himija_tykavkina_2010

НЕНАСЫЩЕННЫЕ ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ
Жирные кислоты, содержащие одну или несколько двойных связей, соответственно называют моно- или полиненасыщенными.
К ним относятся:
- олеиновая кислота (С 18:1) (одна двойная связь),
- линолевая кислота (С 18:2) (две двойные связи),
- линоленовая кислота (С 18:3) (три двойные связи),
- арахидоновая кислота (С 20:4) (четыре двойные связи).
Одной из наиболее распространенных кислот в живой природе является
олеиновая кислота CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH.
Она содержится в оливковом масле, от которого и произошло ее название, а также в свином жире. Двойная связь в олеиновой кислоте имеет цис-конфигурацию.

Номенклатура ненасыщенных высших жирных кислот
В настоящее время применяется собственная номенклатура ненасыщенных высших жирных кислот. В ней концевой атом углерода, независимо от длины цепи, обозначается последней буквой греческого алфавита ω (омега). Отсчет положения двойных связей производится не как обычно от карбоксильной группы, а от метильной группы.
Так, линоленовая кислота обозначается как 18:3 ω-3 (омега-3).

ОСНОВНЫЕ НЕНАСЫЩЕННЫЕ ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ
http://vmede.org/sait/?page=11&id=Bioorganicheskaja_himija_tykavkina_2010&menu=Bioorganicheskaja_himija_tykavkina_2010

Цис-конфигурация
В природных кислотах число атомов углерода колеблется от 4 до 22, но чаще встречаются кислоты с 16 или 18 атомами углерода. Ненасыщенные кислоты содержат одну или несколько двойных связей, имеющих цис-конфигурацию. Ближайшая к карбоксильной группе двойная связь обычно расположена между атомами С-9 и С-10. Если двойных связей несколько, то они отделены друг от друга метиленовой группой СН2.
http://vmede.org/sait/?page=11&id=Bioorganicheskaja_himija_tykavkina_2010&menu=Bioorganicheskaja_himija_tykavkina_2010

Изомерия жирных кислот в составе жиров
http://upload-1f47061a063c9bb9706729066dc63a02.commondatastorage.googleapis.com/medialibrary/20e/20e6d2437a45e627c81a9083c9b5cb53/7f5d79eff8802ee84937c18072287a2f.jpg

Семейства омега-3, омега-6, омега-9
По положению первой двойной связи от метильного углерода полиненасыщенные жирные кислоты делятся на семейства омега-3 и омега-6.
Линолевая кислота и ненасыщенные кислоты с иным числом атомов углерода, но с расположением двойных связей также у третьего атома углерода, считая от метильной группы, составляют семейство омега-3 высших жирных кислот.
Другие типы кислот образуют аналогичные семейства линолевой (омега-6) и олеиновой (омега-9) кислот.
Витамин F - это комплекс полиненасыщенных жирных кислот омега-3 и омега-6, которые объединяют в себе линолевую, линоленовую, арахидоновую, эйкозапентаеновую и докозагексаеновую кислоты.

Полиненасыщенные ЖК (ПНЖК)

Омега–3 ПНЖК нашли широкое применение в различных областях современной медицины (акушерство, гинекология, кардиология, ревматология, онкология и т.д.).
Значение омега–3 ПНЖК:

Омега–3 ПНЖК

Большинство жирных кислот синтезируется в организме человека, однако полиненасыщенные (линолевая и линоленовая «Витамин F» ) не синтезируются и должны поступать с пищей. Эти жирные кислоты называют незаменимыми или эссенциальными.
В организме они не синтезируются и должны поступать с пищей в количестве около 5 г в день. В природе эти кислоты содержатся в основном в растительных маслах.
Эссенциальные жирные кислоты способствуют нормализации липидного профиля плазмы крови. Линетол, представляющий собой смесь этиловых эфиров высших жирных ненасыщенных кислот, используется в качестве гипо-липидемического лекарственного средства растительного происхождения.
Незаменимые жирные кислоты

Свободные жирные кислоты (СЖК, НЭЖК-неэ(с)терифицированные жирные кислоты)
В печени большая часть НЭЖК подвергается реэтерификации (связыванию) с образованием триглицеридов и фосфолипидов
Местом депонирования жирных кислот является жировая ткань (адипоциты) в составе ТАГ (этерифицированные жирные кислоты), а утилизация происходит в мышцах и печени
Переносчик НЭЖК – белок альбумин

Насыщенные
НЭЖК

Физиологическое значение НЭЖК

Патологическое значение НЭЖК (главным образом насыщенных ЖК)

СПИРТЫ В СТРУКТУРЕ ПРИРОДНЫХ ЛИПИДОВ
В состав липидов могут входить:
высшие одноатомные спирты (цетиловый СH3(СН2)15ОН и мелиссиловый СН3(СН2)29ОН спирты, входящие в состав восков);
многоатомные спирты (трехатомный спирт глицерин, двухатомный спирт этиленгликоль, миоинозит);
аминоспирты (2-аминоэтанол (или коламин), холин, серин и сфингозин).
http://vmede.org/sait/?page=11&id=Bioorganicheskaja_himija_tykavkina_2010&menu=Bioorganicheskaja_himija_tykavkina_2010

СФИНГОЗИН
Сфингозин - ненасыщенный длинноцепочечный двухатомный аминоспирт. Двойная связь в сфингозине имеет транс-конфигурацию, а асимметрические атомы С-2 и С-3 - D-конфигурацию.
http://vmede.org/sait/?page=11&id=Bioorganicheskaja_himija_tykavkina_2010&menu=Bioorganicheskaja_himija_tykavkina_2010

СФИНГОЗИН И ЦЕРАМИД
1 ЖК
1 ФК
1 БА
другие модификации
http://biochemistry.ru/biohimija_severina/img/B5873p377-a1.jpg

ЦЕРАМИДЫ
Церамиды - это N-ацилированные производные спирта сфингозина. Церамиды в незначительных количествах присутствуют в тканях растений и животных. Чаще церамиды входят в состав сложных липидов - сфингомиелинов, цереброзидов, ганглиозидов.
http://vmede.org/sait/?page=11&id=Bioorganicheskaja_himija_tykavkina_2010&menu=Bioorganicheskaja_himija_tykavkina_2010